芬頓試劑處理廢水的系統及芬頓試劑處理廢水的處理池的製作方法

2023-10-28 05:55:22 1

本實用新型涉及汙水處理領域，尤其涉及一種芬頓試劑處理廢水的系統及芬頓試劑處理廢水的處理池。

背景技術：

典型的芬頓試劑是Fe2+和H2O2的組合，該試劑的應用已經有一百多年的歷史。1894年法國科學家Fenton發現酸性溶液中Fe2+和H2O2同時存在時可以有效地降解酒石酸。為了紀念這位科學家，後人將酸性條件下使用過氧化氫與亞鐵鹽試劑的體系稱為芬頓試劑。芬頓試劑應用於反應的作用機理為：在Fe2+的催化作用下，H2O2的分解活化能較低(34.9kJ·mol)，反應過程中產生大量的中間態活性物種羥基自由基·OH，進而氧化分解有機物質。羥基自由基具有很高的氧化還原電位(2.20V)，能使許多難生物降解或者是一般化學氧化法難以氧化的有機物質氧化分解。芬頓體系總體上被分為兩種反應，其一稱為芬頓反應，即二價鐵與過氧化氫產生羥基自由基進而氧化降解有機物，反應如下：

Fe2++H2O2→Fe3++HO-+HO· (1-1)

HO·+RH→R·+H2O (1-2)

R·+Fe3+→R++Fe2+ (1-3)

HO·+Fe2+→HO-+Fe3+ (1-4)

在反應過程中，生成的三價鐵可以重新再生成二價鐵。三價鐵與過氧化氫引發的一系列反應被稱之為類芬頓反應，具體如下：

Fe3++H2O2→Fe···OOH2++H+ (1-5)

Fe···OOH2+→Fe2++HO2· (1-6)

Fe2++H2O2→Fe3++HO-+HO· (1-1)

HO·+RH→R·+H2O (1-2)

最初芬頓試劑被用於有機分析化學和有機合成反應。1964年，Eisenhauer首次將芬頓試劑用於苯酚和烷基苯廢水的處理研究。之後，越來越多的關注被放到了芬頓試劑對有機工業廢棄物的處理上，當將紫外光、可見光、氧氣、草酸鹽等進入芬頓體系時，均產生羥基自由基，芬頓試劑對有機物的降解能力顯著增強。

由於芬頓體系在使用過程中具有試劑沒有毒性、均相體系沒有質量傳輸的阻礙，而且操作簡單，相對投資小等優點，所以一直廣泛地應用於有毒有害廢水的處理上。然而，芬頓體系的有效PH值範圍窄、有效應用需投加大劑量試劑，此外由於大量試劑的投加還會導致汙泥的產生量增加，造成固體廢物的增加，引起二次汙染。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種芬頓試劑處理廢水的系統及芬頓試劑處理廢水的處理池，本實用新型提供的廢水的處理系統，不僅降低了芬頓試劑的用量，同時降低了固廢的產量。

本實用新型提供了一種芬頓試劑處理廢水的系統，包括：

芬頓反應發生裝置；

與所述芬頓反應發生裝置出液口連通的pH調節池；

與pH調節池出口連通的過濾裝置，

所述過濾裝置中設置有疏水性四氟中空纖維膜；

與所述過濾裝置的汙泥出口連通的還原裝置。

優選的，所述還原裝置的出口與所述芬頓反應發生裝置的芬頓試劑的加料口相連通。

優選的，所述疏水性四氟中空纖維膜的內徑為1.5～2.1mm，外徑為3～3.6mm。

本實用新型還提供了一種芬頓試劑處理廢水的廢水處理池，包括：

芬頓反應發生區；

與芬頓反應發生區出液口連通的pH調節區，且芬頓反應發生區與pH調節區共用一個側壁；

與pH調節區出口連通的過濾區，且所述pH調節區與所述過濾區共用一個側壁，

所述過濾區設置有疏水性四氟中空纖維膜；

與所述過濾區汙泥出口連通的還原區，且所述過濾區與所述還原區共用一個側壁；

所述還原區的出口與所述芬頓反應發生區的芬頓試劑的加料口連通，且所述還原區與所述芬頓反應發生區共用一個側壁。

優選的，所述還原區的兩個共用側壁相交。

優選的，所述過濾區的兩個共用側壁相交。

優選的，所述pH調節區的兩個共用側壁相交。

優選的，所述疏水性四氟中空纖維膜位於汙泥出口的下方。

與現有技術相比，本實用新型提供了一種芬頓試劑處理廢水的系統，包括：芬頓反應發生裝置；與所述芬頓反應發生裝置出液口連通的pH調節池；與pH調節池出口相連通的過濾裝置；與所述過濾裝置的汙泥出口連通的還原裝置；所述還原裝置是用於將汙泥中的鐵鹽還原成亞鐵鹽，本實用新型提供的廢水處理系統，通過將廢水依次通過芬頓反應發生裝置、pH調節池、並通過過濾裝置將芬頓反應後的廢水中的含三價鐵離子汙泥與其它廢液分離，然後再將汙泥再次回收利用，不僅降低了固廢的產生，而且降低了廢水的處理成本。實驗結果表明，本實用新型提供的系統與現有工藝相比，處理1噸廢水節約成本在10元以上。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的芬頓試劑處理廢水的系統的流程圖；

圖2為本實用新型提供的廢水處理池的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例1提供的處理油墨廢水的工藝流程圖；

圖4為本實用新型實施例2提供的處理紅黴素製藥廢水的工藝流程圖。

具體實施方式

本實用新型提供了一種芬頓試劑處理廢水的系統，包括：

芬頓反應發生裝置；

與所述芬頓反應發生裝置出液口連通的pH調節池；

與pH調節池出口連通的過濾裝置，

所述過濾裝置中設置有疏水性四氟中空纖維膜；

與所述過濾裝置的汙泥出口連通的還原裝置。

本實用新型提供的芬頓試劑處理廢水的系統見圖1，圖1為本實用新型提供的芬頓試劑處理廢水的系統的流程圖，包括：芬頓反應發生裝置、pH調節池、過濾裝置以及還原裝置。

其中，芬頓反應發生裝置上設有芬頓試劑進料口、還原得到的亞鐵鹽進料口、廢水進料口以及處理後廢水的出液口；所述芬頓反應發生裝置的出液口與pH調節池的廢水進液口相連通。

所述pH調節池設有pH調節劑進料口、芬頓反應後的廢水的進液口以及調節pH後的廢水的出液口；pH調節池的作用是使含三價鐵的沉澱沉出；所述pH調節池的出液口與所述過濾裝置的進液口相連通。

所述過濾裝置上設有pH調節後的廢水的進液口、汙泥出口和廢水出口；過濾裝置中還設有疏水性四氟中空纖維膜，用於過濾pH調節後的廢水，使得廢水中的固體與液體分離；其中，所述疏水性四氟中空纖維膜的內徑優選為1.5～2.1mm，更優選為1.8～2.0mm，所述外徑優選為3～3.6mm，更優選為3.3～3.5mm；所述過濾裝置的汙泥出口與還原裝置的汙泥入口相連通。

所述還原裝置上設有汙泥入口、還原劑入口以及亞鐵鹽出口，該還原裝置的作用是用於還原汙泥中的三價鐵得到可作為芬頓試劑用的亞鐵鹽。

本實用新型提供的一種芬頓試劑處理廢水的系統，包括：芬頓反應發生裝置；與所述芬頓反應發生裝置出液口連通的pH調節池；與pH調節池出口相連通的過濾裝置；與所述過濾裝置的汙泥出口相連通的還原裝置；所述還原裝置是用於將汙泥中的鐵鹽還原成亞鐵鹽，本實用新型提供的廢水處理系統，通過將廢水依次通過芬頓反應發生裝置、pH調節池、並通過過濾裝置將芬頓反應後的廢水中的含三價鐵離子汙泥與其它廢液分離，然後再將汙泥再次回收利用，不僅降低了固廢的產生，而且降低了廢水的處理成本。

本實用新型還提供了一種芬頓試劑處理廢水的廢水處理池，包括：

芬頓反應發生區；

與芬頓反應發生區出液口相連通的pH調節區，且芬頓反應發生區與pH調節區共用一個側壁；

與pH調節區出口相連通的過濾區，且所述pH調節區與所述過濾區共用一個側壁，

所述過濾區設置有疏水性四氟中空纖維膜；

與所述過濾區汙泥出口相連通的還原區，且所述過濾區與所述還原區共用一個側壁；

所述還原區的出口與所述芬頓反應發生區的芬頓試劑的加料口相連通，且所述還原區與所述芬頓反應發生區共用一個側壁。

廢水處理池見圖2，圖2為本實用新型提供的廢水處理池的結構示意圖，其中，a為芬頓反應發生區，b為pH調節區，c為過濾區，d為還原區；

所述芬頓反應發生區a上設有廢水進料口1、芬頓試劑進料口2、回收亞鐵鹽進料管9以及處理後廢水的出液口；所述芬頓反應發生區a內還設有曝氣管3；芬頓反應發生區a是採用芬頓試劑處理汙水的區域，該區域的反應包括芬頓反應或類芬頓反應；所述芬頓反應發生區出液口與pH調節區廢液進液口相連，且芬頓反應發生區與pH調節區共用一個側壁，該共用側壁上還設有一個廢液通道，作為所述芬頓反應發生區a中處理後廢水的出液口以及pH調節區中廢水的進液口連接的通道。

所述pH調節區b上設有pH調節劑進料口4、芬頓反應後的廢水的進液口以及調節pH後的廢水的出液口；所述pH調節區內還設有曝氣管3；pH調節區的作用是使含三價鐵的沉澱沉出；所述pH調節區的出液口與所述過濾裝置的進液口相連，且所述pH調節區與所述過濾區共用一個側壁；該共用側壁上還設有一個pH調節後的廢水的通道，作為pH調節區中pH調節後的廢水的出液口以及過濾區中pH調節後的廢水的進液口連接的通道。

所述過濾區上設有pH調節後的廢水的進液口、汙泥出口和廢水出口6；過濾裝置中還設有疏水性四氟中空纖維膜5，用於過濾pH調節後的廢水，使得廢水中的固體與液體分離；其中，所述疏水性四氟中空纖維膜的內徑優選為1.5～2.1mm，更優選為1.8～2.0mm，所述外徑優選為3～3.6mm，更優選為3.3～3.5mm；所述疏水性四氟中空纖維膜的平均孔徑為0.16～0.25mm，更優選為0.18～0.20mm；所述疏水性四氟中空纖維膜的孔隙率優選為60～80％，更優選為65～75％；所述疏水性四氟中空纖維膜的泡點優選為0.1～0.2MPa，更優選為0.15～0.18MPa；所述疏水性四氟中空纖維膜的水通量優選為2400～2800 L/m2·h，更優選為2600～2700L/m2·h。所述過濾裝置的汙泥出口與還原裝置的汙泥入口相連，且所述過濾區與所述還原區共用一個側壁，該共用側壁上還設有一個汙泥通道，其中，該通道設在疏水性四氟中空纖維膜5的上方，該通道是作為過濾區汙泥出口以及還原區汙泥入口連接的通道。

所述還原區上設有汙泥入口、還原劑入口7以及亞鐵鹽出口，該還原裝置的作用是用於還原汙泥中的三價鐵，還原後的三價鐵作為芬頓反應的催化劑通過亞鐵鹽進料管可進入芬頓反應發生裝置繼續參與反應；且所述還原區與所述芬頓反應發生區共用一個側壁，其中，回收亞鐵鹽進料管9的一端作為還原區亞鐵鹽出口設在該側壁上；優選的，所述還原區的兩個共用側壁相交。

本實用新型提供的廢水處理池，包括：芬頓反應發生區；與芬頓反應發生區出液口相連的pH調節區，且芬頓反應發生區與pH調節區共用一個側壁；與pH調節區出口相連的過濾區，且所述pH調節區與所述過濾區共用一個側壁，所述過濾區設置有疏水性四氟中空纖維膜；與所述過濾區汙泥出口相連的還原區，且所述過濾區與所述還原區共用一個側壁；所述還原區的出口與所述芬頓反應發生區的芬頓試劑的加料口相連，且所述還原區與所述芬頓反應發生區共用一個側壁。本實用新型提供的廢水處理池，通過將廢水依次通過芬頓反應發生區、pH調節區、並通過過濾區將芬頓反應後的pH調節後的廢水，然後再將汙泥再次回收利用，不僅降低了固廢的產生，而且降低了廢水的處理成本。

下面將結合本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

實施例1

取深圳某油墨印刷企業的生產廢水作為待處理廢水，該企業在研發和生產過程中產生多股不同濃度的有機廢液，經調節池充分調節混勻後，廢水原水COD穩定在10000-12000mg/L之間，且廢水色度、濁度高，同時伴隨有明顯的刺激性氣味，經測定原水BOD5在1500-1800mg/L之間，其B/C<0.3。綜 上，該廢水有機濃度高，成分複雜，含有大量抑制微生物生長的物質，不宜直接使用生化法處理。

對該油墨廢水處理的工藝流程見圖3，圖3為本實用新型實施例1提供的處理油墨廢水的工藝流程圖，具體處理過程為：

將油墨廢水經調節池後進入脫色混凝池中，加入複合絮凝劑(7500ppm)，充分混勻攪拌後，上清液COD降至為7500-8000mg/L、BOD5為1800-2100mg/L、SS為160mg/L，該廢水進入芬頓反應發生裝置，加入22g/L的27.5％濃度的H2O2，以及3g/L的FeSO4·7H2O，停留時間為180min，經過預處理後的油墨印刷生產廢水與·OH在芬頓(類芬頓)反應裝置中充分反應後，將處理後的廢水進入pH調節池，加入氫氧化鈉調節pH，將含Fe3+汙泥沉澱，將得到的泥水進入過濾裝置，分離得到汙泥和廢水；其中，所述過濾裝置中設有疏水性四氟中空纖維膜，該纖維膜的平均孔徑為0.20mm，孔隙率為71.4％，泡點為0.15Mpa，水通量為2600L/m2·h；得到的廢水COD為1920mg/L，BOD5為940mg/L，需進一步進行生化處理，得到符合標準的水排放。

每噸油墨廢水約產生20kg的含Fe3+汙泥，將得到的汙泥進入還原裝置中，加入0.5g/L的鐵粉，反應完畢後，將得到的亞鐵鹽回用至芬頓(類芬頓)反應裝置中循環使用。

通過計算，原有工藝，即未對芬頓反應產生的含三價鐵的固廢進行處理的工藝，每噸水投加催化劑費用約2元/噸，產生汙泥外運費用約15元/噸，而實施例1的處理方法僅需要投入少量還原劑費用1.5元/噸，其幾乎不產生固廢，綜合以上，本實用新型提供的處理方法處理廢水成本約15.5元/噸。

實施例2

取國內某製藥企業生產紅黴素類產品過程所產生的廢水坐位待處理廢水，廢水主要來自發酵殘餘營養物，具有高COD，存在生物抑制性物質，如殘留的紅黴素等，該廢水COD為1400mg/L左右，BOD5為230mg/L左右。

對該油墨廢水處理的工藝流程見圖4，圖4為本實用新型實施例2提供的處理紅黴素製藥廢水的工藝流程圖，具體處理過程為：

紅黴素製藥廢水進入調節池，該廢水水量大，為保證水質均勻，故在入水口設置調節池，以匯集、儲存和均衡廢水的水質水量，調節池廢水通過酸 化後進入芬頓反應發生裝置，向該反應體系投加強氧化性的Fenton試劑(2.2g/L的的27.5％濃度的H2O2和2g/L的FeSO4·7H2O)，經過兩級Fenton高級氧化後廢水進入pH調節池，加入氫氧化鈉調節pH，將含Fe3+汙泥沉澱，將得到的泥水進入過濾裝置，分離得到汙泥和廢水；其中，所述過濾裝置中設有疏水性四氟中空纖維膜，該纖維膜的平均孔徑為0.20mm，孔隙率為71.4％，泡點為0.15Mpa，水通量為2600L/m2·h；得到的廢水COD為240mg/L左右，BOD5為110mg/L左右，需進一步進行生化處理，得到符合標準的水排放。

將得到的汙泥進入還原裝置中，加入0.5g/L的鐵粉，反應完畢後，將得到的亞鐵鹽回用至芬頓(類芬頓)反應裝置中循環使用。

通過計算，原有工藝，即未對芬頓反應產生的含三價鐵的固廢進行處理的工藝，每噸水投加催化劑費用約1.3元/噸，產生汙泥外運費用約10元/噸，而實施例2的處理方法僅需要投入少量還原劑費用1元/噸，其幾乎不產生固廢，綜合以上，本實用新型提供的處理方法處理廢水成本約10.3元/噸。

以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。